CN104071954A - 一种碱法处理高铁赤泥深度脱碱与铁富集的方法 - Google Patents

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Abstract

一种碱法处理高铁赤泥深度脱碱与铁富集的方法，其步骤为：将高铁赤泥和浓度为300g/L～700g/L的强碱溶液混合进行溶出处理，碱溶液与高铁赤泥体积质量配比为4:1-20:1(ml/g)，溶出温度为200-300℃，反应时间为10-60min。溶出后液固分离得到粗碱液和脱碱高铁赤泥，脱碱赤泥渣经洗涤后得到富铁渣，富铁终渣中氧化钠含量不大于1%、氧化铁含量大于40%，可直接用于高炉炼铁。该方法溶出温度和压力较低，脱碱效果佳，溶出过程不会产生二次污染。

Description

一种碱法处理高铁赤泥深度脱碱与铁富集的方法
技术领域
本发明涉及一种碱法处理高铁赤泥进行深度脱碱与回收氧化铝，同时获得可直接用于高炉炼铁富铁终渣的方法。
背景技术
赤泥是氧化铝生产过程中铝土矿经强碱浸出时矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅不溶解而形成的固体工业废渣。每生产1t氧化铝就有1.0～1.8t赤泥产出，到2012年底全国氧化铝产量约为3770万t，年排出赤泥量约5000万t。赤泥长期堆放不仅占用大量的土地，还须消耗大量人力和物力对堆场管理和维护，而且赤泥为碱性物质，雨水冲洗赤泥产生的污水对水质及土壤均有污染，同时也是对资源的一种浪费。
赤泥的化学成分与原铝土矿的成分及氧化铝的生产工艺有关，采用了拜耳法生产工艺处理高铁铝土矿产生的赤泥中，氧化铁含量普遍在30%以上，这种高铁赤泥因其铁含量较高具有很高的利用价值。但赤泥中还含有约5-10%的氧化钠，严重限制了赤泥中铁的回收利用。目前，赤泥脱碱回收氧化钠的方法主要是通过向赤泥里添加氧化钙进行水热反应，使氧化钠进入液相，进而达到回收氧化钠的目的，如专利CN1594093A和CN101423318均公开了一种拜耳法赤泥脱碱方法。但是这些方法在脱除赤泥中氧化钠时，都添加了大量氧化钙，不可避免地降低了赤泥中氧化铁的含量，从而降低了赤泥的利用价值，而且上述脱碱技术难以实现深度脱碱，极大影响了脱碱后赤泥的资源化利用。
回收高铁赤泥中的铁组分通常采用以下几种方法，一是还原焙烧法，如专利CN120628097A公开了一种流化床还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法，通过700-800℃高温使Fe2O3转变为具有强磁性的Fe3O4，然后利用磁选提取Fe3O4；二是将赤泥直接通过电炉还原熔炼产出生铁，或将赤泥先还原成海绵铁，然后用电炉熔炼成钢，如专利CN101275182就公开了这样的一直赤泥综合利用方法。采用上述方法从高铁赤泥中回收铁工艺技术难度不大，但是普遍能耗高，经济性差，因此工业化应用较少。对于氧化铝厂固体废弃物，亟需一种易于工业化，能耗低，进而赤泥处理成本低的赤泥深度脱碱及铁回收技术。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有的处理高铁赤泥方法存在的不足，提出一种可以利用碱介质湿法处理高铁赤泥进行深度脱碱并富集铁，回收的铁可直接用于高炉炼铁配料的生产方法，旨在有效地节约能耗和实现资源的综合利用。
本发明的目的是通过以下技术实现的。
本发明提供的处理高铁赤泥进行深度脱碱并富集铁，获得可直接用于高炉炼铁配料的方法，其步骤如下：
第一，混料：将高铁赤泥与强碱溶液按液固比1:4-1:20的比例混匀后输送到脱碱反应器中；所述强碱溶液为浓度300-700g/L的氢氧化钠溶液，也可以是对应浓度范围的氢氧化钾溶液，或者苛性比大于5、Na2O(K2O)浓度为230-550g/L的铝酸钠溶液、铝酸钾溶液；
第二，脱碱及铁富集反应：将步骤（1）得到的混合物料在反应器中进行脱碱及铁富集反应，反应温度为200-300℃，反应时间为10-60min；
第三，分离：将步骤（2）得到的料浆快速液固分离，固相经过洗涤后烘干得到氧化钠含量小于1%、氧化铁含量大于40%的富铁渣；
第四，碱液净化及循环：将步骤（3）得到的滤液净化后循环利用，滤液净化方法采用稀释脱硅的方法或者稀释添加氧化钙脱硅的方法。
本发明提供的碱法处理高铁赤泥深度脱碱与铁富集的方法具有如下明显优越性：
（1）铁富集温度低。本发明铁富集反应温度为200～300℃，比传统焙烧法降低600～800℃，大幅度降低了生产能耗，节约生产成本；
（2）脱碱过程不额外添加或少量添加氧化钙等助剂，对处理后渣中氧化铁的含量影响较小，溶出过程中不会产生二次污染，富铁终渣中氧化钙含量在20%左右，为后续高炉炼铁创造有利条件；
（3）可实现深度脱碱，脱碱处理后富铁渣中氧化钠含量低于1%，可直接用于高炉炼铁；
（4）脱碱与铁富集过程耦合，实现深度脱碱与提升铁品位的同步高效进行，缩短了工艺流程。
（5）脱碱介质可循环利用。碱介质在完成脱碱反应后，经过成熟的脱硅净化技术就可以实现碱介质的循环利用。
具体实施方式
实施例1
用本发明的方法处理高铁赤泥，以广西某厂拜耳法高铁赤泥为例，该拜耳法高铁赤泥组成（wt%）如下：
其处理步骤为：
将高铁赤泥与浓度为550g/L的NaOH溶液混合后置于反应釜中，其重量份配比为高铁赤泥：NaOH为1:4，升温至300℃反应10min，得到粗碱液和脱碱赤泥的混合产物，待混合反应产物冷却至100℃后，液固分离，得到粗碱液和脱碱赤泥。经分析，脱碱赤泥中的氧化钠含量为0.87%，氧化铁含量为43.25%；粗碱液经过脱硅净化后循环利用。
实施例2
将高铁赤泥与浓度为700g/L的NaOH溶液混合后置于反应釜中，其重量份配比为高铁赤泥：NaOH为1:10，升温至250℃反应0.5h，得到粗碱液和脱碱赤泥的混合产物，待混合反应产物冷却至100℃后，液固分离得到粗碱液和脱铝脱碱赤泥。经分析脱碱赤泥中的氧化钠含量为0.57%，氧化铁含量为48.7%；粗碱液经过脱硅净化后循环利用。
实施例3
将高铁赤泥与浓度为300g/L的NaOH溶液混合后置于反应釜中，其重量份配比为高铁赤泥：NaOH为1:20，升温至200℃反应60min，得到粗碱液和脱碱赤泥的混合产物，待混合反应产物冷却至100℃后，液固分离得到粗碱液和脱碱赤泥。经分析脱碱赤泥中的氧化钠含量为1.31%，氧化铁含量为40.77%；粗碱液经过脱硅后净化循环利用。

Claims (7)

1.一种碱法处理高铁赤泥深度脱碱与铁富集的方法，包括以下步骤： 
第一，混料：将高铁赤泥与强碱溶液按固液质量体积比1:4-1:20的比例混匀后输送到脱碱反应器中；所述强碱溶液为浓度300-700g/L的氢氧化钠溶液，或是浓度为300-700g/L氢氧化钾溶液，或是苛性比大于5、Na2O度为230-550g/L的铝酸钠溶液，或是苛性比大于5、K2O度为230-550g/L的铝酸钾溶液； 
第二，脱碱及铁富集反应：将步骤（1）得到的混合物料在反应器中进行脱碱及铁富集反应，反应温度为200-300℃，反应时间为10-60min； 
第三，分离：将步骤（2）得到的料浆快速液固分离，固相经过洗涤后烘干得到氧化钠含量小于1%、氧化铁含量大于40%的富铁渣； 
第四，碱液净化及循环：将步骤（3）得到的滤液净化后循环利用，滤液净化方法采用稀释脱硅的方法或者稀释添加氧化钙脱硅的方法。 
2.根据权利要求1所述的碱法处理高铁赤泥深度脱碱与铁富集的方法，其特征在于：所述的碱溶液为NaOH水溶液、KOH水溶液、铝酸钠溶液或铝酸钾溶液。 
3.根据权利要求1或2所述的碱法处理高铁赤泥深度脱碱与铁富集的方法，其特征在于：所采用的碱液中NaOH或KOH的浓度为300-700g/L，铝酸钠中Na2O浓度为230-550g/L，铝酸钾中K2O浓度为230-550g/L 。
4.根据权利要求1所述的碱法处理高铁赤泥深度脱碱与铁富集的方法，其特征在于：碱溶液与高铁赤泥体积质量配比为4:1-20:1(ml/g)。 
5.根据权利要求1所述的碱法处理高铁赤泥深度脱碱与铁富集的方法，其特征在于：反应温度为200-300℃。 
6.根据权利要求1所述的碱法处理高铁赤泥深度脱碱与铁富集的方法，其特征在于：反应时间为10-60min。 
7.根据权利要求1所述的碱法处理高铁赤泥深度脱碱与铁富集的方法，其特征在于：处理后富铁终渣中氧化钠含量不大于1%、氧化铁含量大于40%，可直接用于高炉炼铁。 
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